Ohne Tanken bis zum Mars: Student entwickelt sparsamsten Motor der Welt

Der Ionen-Antrieb kann Raketen mit nur einer Tankfüllung zum Mars und zurück schicken. (Screenshot)

Der australische Student hat mit seinem Ionen-Antrieb sogar den Effizienz-Rekord der NASA geschlagen. (Screenshot)

Mit einem vollgetankten, modernen Diesel-Auto kann man im Idealfall Deutschland einmal durchqueren. Für die Raumfahrt, in der Entfernungen oft in Lichtjahren gemessen werden müssen, sind andere Lösungen nötig. Das gilt auch für die Reise zum Mars, der im Durchschnitt 228 Millionen Kilometer von der Erde entfernt ist.

Deshalb kann die Raumfahrt nicht auf herkömmliche Verbrennungsmotoren setzen. Der australische Student Patrick Neumann hat für NASA & Co nun einen neuartigen Ionenmotor entwickelt, der in Sachen Effizienz alles bisher Dagewesene in den Schatten stellt. Wie der Wissenschaftler berichtet, sticht sein neuer Ionenantrieb sogar den bisherigen Rekordhalter „HiPEP“ (High Power Electronic Propulsion) von der NASA aus, so eine Publikation seiner australischen Heimatuniversität in Sydney.

Neumann, der bereits einen Preis für seine Entwicklung gewonnen hat, verspricht, mit seinem Motor könne mit einer Tankfüllung einmal zum Mars und wieder zurück geflogen werden. Bevor seine Entwicklung diese Reise antritt, soll der Antrieb aber vorerst dabei helfen kleine Satelliten in der Erdumlaufbahn zu bewegen.

Die Effizienz von Raketentriebwerken wird mit dem spezifischen Impuls beziffert. Gemessen wird dieser aus der Antriebsgeschwindigkeit der Abgase wenn sie die Düse verlassen. Genauer gesagt geht es die Dauer des Schubs wenn 1 kg Treibstoff verbrannt wird. NASA HiPEP erreichte dabei Spitzenwerte von 9.600 Sekunden. Neumanns Antrieb ist noch einmal 50 Prozent effektiver und kommt auf 14.960 Sekunden, also über 4 Stunden.

Das besondere an einem Ionentriebwerk ist es, dass es zwischen Metallpartikeln und Elektrizität zu Reaktionen kommt, wobei Strombögen den Brennstoff treffen. Bei diesem Vorgang werden Ionen freigesetzt, die mit Hilfe von Magnetfeldern fokussiert und gelenkt werden. So kann eine große Menge Energie aufgebracht werden, um großen Schub zu erzeugen.

Einen Haken hat die Sache dann aber doch: Mit dem Motor wird es schwierig, ein Raumschiff abheben zu lassen. Denn sein Antrieb ist zwar effizienter als alle anderen, bewirkt aber eine geringere Beschleunigung. Dadurch kann Neumanns neuer Antrieb höchstens als Ergänzung funktionieren. Für den Start würden weiterhin andere Antriebe benötigt. Einmal im Weltraum jedoch kann der neue Ionenantrieb seine volle Kraft entfalten. Er soll sozusagen zum Packesel für die weiten Strecken werden.

Der Ionenantrieb kann mit verschiedenen Stoffen betrieben werden. Dabei sind bei jedem Brennstoff die Ergebnisse anders, da auch jeder über andere Eigenschaften verfügt. Mit Magnesium betrieben könnte wäre der Mars in 2 Jahren erreicht.

Mit dem Metall Molybdän hingegen könnte der Mars bereits in 10 Monaten erreicht werden. Allerdings ist Molybdän nicht so sparsam, sodass es in diesem Fall schwierig mit der Rückreise wird. Theoretisch könnten auch während des Flugs neuer Brennstoff aus herumfliegendem Weltraumschrott gewonnen werden.

Laut Experten sind die Einsatzmöglichkeiten der Erfindung vielfältig. Nicht nur die Reise zu anderen Planeten schwebt ihnen vor. Satelliten und auch die Raumstation ISS müssen auf ihrem Flug durch den Weltraum immer wieder eine kleine Kurskorrektur erfahren, damit sie nicht verloren gehen.

Dafür werden kleine Triebwerke genutzt. Alleine die ISS muss dafür jährlich mit 7 Tonnen Kraftstoff versorgt werden. Haben diese keinen Treibstoff mehr wird der Satellit früher oder später zu Weltraumschrott. Mit dem neuen Antrieb könnte also die Lebensdauer von Satelliten erheblich verlängert werden.

Patrick Neumann hat zunächst ein Patent auf seine Idee angemeldet und ein Unternehmen gegründet. Im nächsten Schritt will der Anwärter auf den Doktortitel die Finanzierung auf sichere Beine stellen und die Erforschung und Entwicklung des Antriebs damit weiter vorantreiben.